一种有人、无人飞机协同编队队形变换方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种有人、无人飞机协同编队队形变换方法、系统及装置，涉及航空飞行器控制技术领域，包括：接收各无人机所发送的状态数据；基于所接收的无人机状态数据和实际飞行环境生成编队指令；判断生成的编队指令与原有的编队指令是否相同；若是，保持现有飞行编队不变；若否，获取无人机期望位置；基于无人机期望位置和飞行状态数据，获取各无人机机动动作；基于各无人机机动动作，发送无人机动作指令，驱动无人机完成编队队形变换。本发明专利技术通过有人机接收无人机所发送的状态数据，并结合实际飞行环境，调整无人机的飞行状态，能够提高有人机和无人机混合编队的安全性，提高预先任务分配和执行过程中动态任务的分配能力，提高任务执行过程中随机出现的新任务的处理能力。任务执行过程中随机出现的新任务的处理能力。任务执行过程中随机出现的新任务的处理能力。

【技术实现步骤摘要】
一种有人、无人飞机协同编队队形变换方法、系统及装置


[0001]本专利技术属于航空飞行器控制
，涉及一种有人、无人飞机协同编队队形变换方法、系统及装置。

技术介绍

[0002]多机协同编队是指多架飞行器同组成的编队，在执行任务的过程中，各架飞行器协同配合进行各种任务动作，在战术和机载装备上形成互补以提高效率和完成任务的成功率。从传统意义上来说，多机协同编队一般是指由多架有人机(MAV,Manned Aerial Vehicle)形成的编队，随着无人机(UAV,Unmanned Aerial Vehicle)技术的发展，协同编队这一概念得以扩展，多机协同不仅可以指多架有人机之间的协同，而且还包括有人机与无人机之间的协同，即有人、无人机协同编队。
[0003]有人、无人飞机协同编队队形的变换方法也与传统多机协同编队的变换方法有所差异，既不能完全采用有人机编队的方式灵活操控，也不能完全采用无人机编队的方式让飞机全自动进行编队变换，故亟需一种能够满足有人机和无人机混合编队的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种有人、无人飞机协同编队队形变换方法、系统及装置，能够满足有人机和无人机之间的飞行编队变换问题，提高了有人机和无人机混合编队的安全性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种有人、无人飞机协同编队队形变换方法，包括以下步骤：
[0007]根据任务需求生成编队指令，同时收集无人机和有人机的飞行状态数据；
[0008]根据编队指令计算出各无人机的期望位置；
[0009]根据飞行状态数据和期望位置计算出各无人机的飞行轨迹，根据预设的单一动作指令集计算出对应的动作规划，得到各无人机的动作指令；
[0010]根据动作指令，控制各无人机完成相应的机动动作，到达期望位置，完成队形变换。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种有人、无人飞机协同编队队形变换系统，包括：
[0012]编队指令生成模块，所述编队指令生成模块用于根据任务需求生成编队指令，同时收集无人机和有人机的飞行状态数据；
[0013]位置计算模块，所述位置计算模块用于根据编队指令计算出各无人机的期望位置；
[0014]动作指令生成模块，所述动作指令生成模块用于根据飞行状态数据和期望位置计算出各无人机的飞行轨迹，根据预设的单一动作指令集计算出对应的动作规划，得到各无人机的动作指令；
[0015]动作执行模块，所述动作执行模块用于根据动作指令，控制各无人机完成相应的机动动作，到达期望位置，完成队形变换。
[0016]第三方面，本专利技术提供一种计算装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方法的步骤。
[0017]第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术通过接收的无人机状态数据和实际飞行环境生成编队指令；判断生成的编队指令与原有的编队指令是否相同；若是，保持现有飞行编队不变；若否，获取无人机期望位置；基于无人机期望位置和飞行状态数据，获取各无人机机动动作；基于各无人机机动动作，发送无人机动作指令，驱动无人机完成编队队形变换。本专利技术通过有人机接收无人机所发送的状态数据，并结合实际飞行环境，调整无人机的飞行状态，能够提高有人机和无人机混合编队的安全性，提高预先任务分配和执行过程中动态任务的分配能力，提高任务执行过程中随机出现的新任务的处理能力。
附图说明
[0020]为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0021]图1为本专利技术方法的流程图。
[0022]图2为本专利技术系统的框架图。
[0023]图3为本专利技术实施例一种有人、无人飞机协同编队队形变换方法的流程图。
[0024]图4为本专利技术方法一实施例的流程图。
[0025]图5为本专利技术系统一实施例的框架图。
[0026]图6为本专利技术的无人机基本机动动作的立体图。
[0027]图7为本专利技术的无人机基本机动动作的侧视图。
[0028]图8为本专利技术的无人机基本机动动作的俯视图。
[0029]图9为本专利技术预存的直线编队图。
[0030]图10为本专利技术预存的楔形编队图。
[0031]图11为本专利技术预存的四角护卫编队图。
[0032]图12为本专利技术预存的梯形编队图。
[0033]图13为本专利技术设计的四角护卫编队变换到梯形编队的一种航路规划方案。
[0034]图14为本专利技术的直线编队变换为楔形编队的航路规划方案。
[0035]其中，1
‑
有人机MAV模块，2
‑
队形库模块，3
‑
动作库模块，4
‑
无人机UAV模块，5
‑
匀速直线飞行，6
‑
匀加速直线飞行，7
‑
无人机拉起，8
‑
无人机俯冲，9
‑
匀减速直线运动，10
‑
协调左转弯，11
‑
协调右转弯，12
‑
无人机机体。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0037]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0039]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有人、无人飞机协同编队队形变换方法，其特征在于，包括以下步骤：根据任务需求生成编队指令，同时收集无人机和有人机的飞行状态数据；根据编队指令计算出各无人机的期望位置；根据飞行状态数据和期望位置计算出各无人机的飞行轨迹，根据预设的单一动作指令集计算出对应的动作规划，得到各无人机的动作指令；根据动作指令，控制各无人机完成相应的机动动作，到达期望位置，完成队形变换。2.根据权利要求1所述的有人、无人飞机协同编队队形变换方法，其特征在于，所述编队指令包括编队间隔指令和编队队形指令；编队间隔指令用于控制有人、无人机编队飞行时各机之间的距离；编队队形指令用于控制有人、无人机编队的队形结构，编队队形指令为编队名称代码，对应一种有人、无人机的编队队形。3.根据权利要求1所述的有人、无人飞机协同编队队形变换方法，其特征在于，所述飞行状态数据包括有人机飞行状态数据和无人机飞行状态数据；有人机飞行状态数据为有人机的飞行速度、飞行高度、有人机位置和姿态信息；无人机飞行状态数据为无人机的飞行速度、飞行高度、无人机位置和姿态信息。4.根据权利要求1所述的有人、无人飞机协同编队队形变换方法，其特征在于，所述根据动作指令，控制各无人机完成相应的机动动作，到达期望位置，完成队形变换，包括：各无人机根据动作指令前往新编队队形中的期望位置，并保持跟随；同时识别其他无人机以避开防止碰撞。5.根据权利要求1或4所述的有人、无人飞机协同编队队形变换方法，其特征在于，所述机动动作包括7种基本机动动作和4种基础编队队形；基本机动动作包括匀速直线飞行、匀加速直线飞行、无人机拉起、无人机俯冲、匀减速直线运动、协调左转弯和协调右转弯；基础编队队形包括直...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贞报，林前辉，党庆庆，赵闻，袁智荣，唐勇，支国柱，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：